[发明专利]膝关节生物力学和运动学模拟机

权利要求书

1.膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，包括框架、踝关节模拟装置、胫骨固定装置、髌骨肌腱固定装置、髋关节模拟装置、股四头肌固定装置和股骨固定装置；踝关节模拟装置设置在框架底部，踝关节模拟装置连接胫骨固定装置，胫骨固定装置连接股骨固定装置，股骨固定装置连接髋关节模拟装置，髋关节模拟装置设置在框架上；胫骨固定装置和股骨固定装置的连接处设置有髌骨肌腱固定装置；髋关节模拟装置和股骨固定装置连接处设置有股四头肌固定装置。

2.根据权利要求1所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，踝关节模拟装置包括固定架(1)、丝杠(24)、滑块(2)、旋转台(23)、丝杠电机(25)和踝关节旋转电机(29)；固定架(1)与框架焊接在一起，固定架(1)左右设置有侧面立板，侧面立板开有固定孔，丝杠(24)穿过固定孔与滑块(2)连接，丝杠(24)一侧外部延伸杆上装有丝杠电机(25)；旋转台(23)安装在滑块中间，旋转台(23)下方设置有踝关节旋转电机(29)。

3.根据权利要求2所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，胫骨固定装置包括踝关节屈伸铰接块(4)、胫骨固定筒(91)、液压推拉装置(27)、环形套(3)、圆柱形连接杆(30)和铰接轴(31)；踝关节屈伸铰接块(4)与胫骨固定筒(91)通过支撑柱焊接在一块，踝关节屈伸铰接块(4)下方通过铰接轴(31)与踝关节模拟装置的旋转台(23)连接，踝关节屈伸铰接块(4)前侧安装有圆柱形连接杆(30)，圆柱形连接杆(30)中部与环形套(3)连接，环形套下方连接有液压推拉装置(27)提供动力实现小腿屈伸；胫骨固定筒(91)四周开有螺钉孔联合骨水泥来固定自然胫骨或人工胫骨。

4.根据权利要求1所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，股骨固定装置包括框内固定板(38)、股骨固定筒(92)和连接杆；框内固定板(38)与股骨固定筒(92)通过连接杆焊接在一起，股骨固定筒(92)四周开有螺钉孔联合骨水泥来密封固定自然股骨或人工股骨。

5.根据权利要求2所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，髌骨肌腱固定装置包括固定装置(39)、第一肌腱力调节装置(5)、固定架(34)、髌骨肌腱(33)和肌腱夹具(11)；固定装置(39)通过固定架(34)用螺栓螺母固定于踝关节屈伸铰接块(4)和胫骨固定筒(91)之间的支撑柱上；第一肌腱力调节装置(5)为螺杆，螺杆一端穿过固定装置(39)通过六角螺母连接限位，旋转螺母调节连接杆长度变化实现肌腱拉力的松紧调节；第一肌腱力调节装置(5)另一端与肌腱夹具(11)连接；肌腱夹具由两个带有齿形槽的上下夹板组成，夹板上设计有多个螺钉孔阵列；髌骨肌腱(33)通过上下两个夹板夹紧，然后通过螺钉固定，髌骨肌腱(33)连接到髌骨(6)。

6.根据权利要求5所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，股四头肌固定装置包括肌腱夹具(11)、第二肌肉力调节装置(12)、股四头肌(10)、中心约束块(14)、Q角支撑盘(13)、销轴(37)和固定螺栓(36)；Q角支撑盘(13)通过固定螺栓(36)固定在髋关节模拟装置上，Q角支撑盘(13)左右两支架与中心约束块(14)用销轴(37)连接；第二肌肉力调节装置(12)为螺杆，螺杆穿过约束块(14)中心孔，螺杆一端通过六角螺母连接限位，旋转螺母可以调节连接杆长度变化实现肌肉拉力的松紧调节，螺杆另外一端与肌腱夹具(11)相连接；肌腱夹具(11)由两个带有齿形槽的上下夹板组成，夹板上设计有多个螺钉孔阵列；股四头肌(10)通过上下两个夹板夹紧，然后通过螺钉固定。

7.根据权利要求1所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，髋关节模拟装置包括方框(18)、屈曲伸展轴(35)、导杆滑块(17)、液压推拉装置(21)和背板(19)；背板(19)上部延伸出两个孔与屈曲伸展轴(35)、导杆滑块(17)同轴连接，背板(19)下方横向延伸台与液压推拉装置(21)的推拉杆焊接在一起；背板(19)通过导杆滑块(19)设置在框架上，方框(18)横截面呈回字形中空结构，上下表面有贯穿的凹槽，方框(18)通过屈曲伸展轴(35)与背板(19)连接。

8.根据权利要求1所述的膝关节生物力学和运动学模拟机，其特征在于，框架包括立架(20)、底座(26)、三角架(22)、横梁(15)、横板(28)和导杆(16)；立架(20)与底座(26)采用焊接连接，在立架和底座的左右两边连接处采用三角架(22)加强固定；在立架(20)的下方中间(1)/(4)处焊接有横板(28)，在立架的最上端焊接有横梁(15)，横梁靠近两边的部位设计有固定孔，与竖直方向的导杆(16)相连接；底座靠近立架的区域同样设计有固定孔，与竖直方向的导杆相连接。